Общие характеристики и свойства урана как элемента

По существующим представлениям вариация длины связей U=O и U−O объясняется тем, что между атомами кислорода экваториальных лигандов и ионами уранила осуществляется как электростатическое, так и донорно-акцепторное взаимодействие. Поскольку атомы кислорода групп уранила также имеют неподеленные электронные пары, то и они могут участвовать в этом донорно-акцепторном взаимодействии с "собственным" атомом урана, конкурируя с экваториальными атомами кислорода. Разная способность к взаимодействию с ураном атомов кислорода ионов уранила и экваториальных лигандов в конечном итоге и обуславливает вариацию длины связей в различных соединениях.

Все природные соединения урана - только кислородные, независимо от сложности общего состава минерала. Сродство урана к кислороду проявляется также в том, что его оксиды трудно восстанавливаются до металла. Только фториды могут конкурировать с кислородными соединениями (но и эта конкуренция решает вопрос в пользу кислородсодержащих молекул). Чрезвычайно важно, что комплексные соединения U (VI) почти всегда сохраняют группу уранила. Согласно результатам изучения структуры комплексных соединений U (VI) и U (IV), можно считать, что типичное координационное число иона уранила равно шести, а U (IV) - восьми. Принятие координационного числа шесть для уранила (а не восемь для U (VI)) оправдывается, во-первых, тем, что при самых разнообразных реакциях комплексных соединений уранила в растворах наблюдается особая связь кислородов, входящих в состав группы UO22+, тогда как другие лиганды способны к реакциям внутрисферных замещений; во-вторых, изображение структурной формулы становится нагляднее и доступнее, особенно в реакциях обмена одних лигандов на другие.

Координационное число уранила - шесть, следует считать максимальным, но не единственно возможным, так как оно в известных пределах может изменяться в зависимости от многих причин. В первую очередь, на него оказывают влияние размеры лигандов, плотность их заряда, а также и другие факторы. [5]

Состояние окисления урана +6 наиболее характерно в водных растворах.

Структурные данные по кристаллическим соединениям уранила, например Na [UO2 (CH3COO) 3], UO2F2, UO2O2 подтверждают существование иона UO22+ в виде линейной группировки. Рентгеновские исследования уранилиодата показали, что угол O - U - O составляет не точно 180о, а 176о.

Растворы солей уранила имеют кислую реакцию. Известно также, что в водных растворах солей уранила растворяются большие количества триоксида урана.

Для объяснения этих фактов, а также факта резкого повышения электропроводности очень разбавленных растворов по сравнению с другими солями этого типа предполагается существование полимерных частиц UO2 (UO3).

Образование полимерных форм подтверждено, но считается, что частицы, содержащие более трех атомов урана, имеют несущественное значение, а существование тримера считается доказанным:

2UO22+ + H2O ↔ U2O52+ + 2H +, (K = 1,1 · 10-6)

U2O52+ + UO22+ + H2O ↔ U302+ + 2H +, (K = 5 · 10-9)

Подтверждено также присутствие отрицательно заряженных полярных частиц [U3O8 (OH)] - и [U3O8 (OH) 4] 2-.

Начальная стадия внедрения гидроксильных ионов есть продолжение гидролиза:

U3O82+ + H20 ↔ [U308 (0H)] + + H+, (K = 2,8 · 10-4) [6].